刀具设计与制造教案.docx
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刀具设计与制造教案
刀具设计与制造
教案
（2015版）
编写与讲授人：
郑盛新
合肥大学机械与汽车工程学院
机械制造及其自动化系
课程名称
刀具设计与制造
授课专业
机械设计制造及自动化专业
课程类型
专业选修课
学分数
1.5
教学手段和方式
课堂讲授；多媒体教学、案例教学
考核方式
考试（70%）+课外作业（6%）+课堂出勤（21%）+实验（%3）
教学总
学时数
24学时
实验学时
2学时（认知实验）
教材
名称
《金属切削原理与刀具》（第5版）
出版社
机械工业出版社
作者
陆剑中主编
出版时间
2011.4
参
考
书
目
1.《金属切削刀具》袁哲俊主编
上海科技出版社1985.1
2.《刀具制造工艺》宋增平编机械工业出版社1987.9
3.《数控刀具材料选用手册》邓建新等编机械工业出版社2005.4
4.《与课程相关参考网站及产品样本》
教学内容学时分配
课程教授内容
24学时分配
绪论
0.5
概念、定义、组成、学科特点、刀具作用、与工艺的对应
关系、类型、结构、刀具材料、工艺性、成本、工艺性
效率、寿命、新型刀具的发展趋势等
一、刀具材料
1.5
1.1概述
1.2高速钢
1.3硬质合金
1.4新型刀具材料及刀具材料的发展趋势
二、车刀（成形车刀）
4
2.1车刀的种类和用途
2.2可转位车刀
2.3成形车刀
三、孔加工刀具
4
3.1孔加工刀具的种类和用途
3.2麻花钻
3.3扩孔钻、锪钻、镗刀、铰刀
3.4孔加工复合刀具
四、拉刀
2
4.1拉刀的种类和用途
4.2拉刀的组成和拉削方式
4.3圆拉刀设计
4.4矩形花键拉刀的结构特点
4.5拉刀的合理使用
五、铣削与铣刀
4
5.1铣刀的种类和用途
5.2铣刀的几何参数
5.3铣削用量和切削层参数
5.4铣削力
5.5铣削方式
5.6常用尖齿铣刀的结构特点可转位面铣刀
5.7可转位面铣刀
六、螺纹刀具
1
6.1螺纹刀具的种类与用途
6.2丝锥
6.3其它螺纹刀具
七、切齿刀具
7.1切齿刀具的分类
3
7.2齿轮铣刀
7.3插齿刀
7.4齿轮滚刀
八、数控刀具及其工具系统
2
8.1对数控刀具的特殊要求
8.2刀具快换、自动更换和尺寸预调
8.3数控刀具的工具系统
8.4刀具尺寸的控制系统与刀具磨损、破损检测
辅助、课外实验室刀具实物认知实验
（2）
附录案例：
山特维克刀具应用生产线加工实例PDF展示解读
1
最好预留1学时在课程结束前给学生大致总体复习一下
1
合计
24
第一章刀具材料
一、绪论
课次
第一次课2学时，100分钟
掌握内容
刀具设计制造系统概念、定义、组成、学科特点、刀具作用、与工艺的对应关系、类型、结构、刀具材料、工艺性、成本、工艺性效率、寿命、新型刀具的发展趋势等。
教学目标
学习刀具设计制造系统学科基础知识，使其了解本门课程的主要研究内容以及未来的发展，增强其学习课程内容的兴趣，培养学习要求与学习方法；引导学生了解本专业的前沿发展现状和趋势，树立追求创新的态度和意识，培养其综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力。
能力培养
引导学生了解本专业的前沿发展现状和趋势，树立追求创新的态度和意识，培养其综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力，掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法。
授课方式
课堂多媒体讲授
二、教授内容
1.1概述
绪论部分简介以及PPT讲述当前常用的刀具材料和刀具材料的发展趋势,与前面专业课内容重复部分不讲。
难点是：
刀具材料-性能-对应工件材料-对应工艺-加工精度-效率-成本核算。
通过讲授能使学生达到理解和初步掌握刀具材料的合理选用的能力要求。
并实时播放刀具加工视频和部分刀具实物图片。
1.2高速钢
高速钢主要作为金属切削刀具材料的性能、特点、与其它材料性能比较优劣、材料成分、我国常用几种牌号如：
W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、涂层刀片、价格、哪些刀具用此材料制造等。
1.3硬质合金
与高速钢材料相比：
耐磨、耐热、硬度高、价格高、易脆、不易做复杂形状的刀刃、
我国常用几种牌号P类、M类、K类，如YG3、YG6、YT15、YT30等，加工适应对象与区别，切削速度相当较高。
复合涂层刀片CVD,广泛应用在多种刀具制作中。
1.4新型刀具材料及刀具材料的发展趋势
陶瓷刀具、金刚石、立方氮化硼（CBN）和PCBN等非金属材料--做出的超硬刀具材料，与金属刀具材料相比各有特点，实际加工工艺选刀用刀时要综合考量。
讲授时使用PPT大量实物图片展示和加工视频播放，以帮助学生更好地感性理解与记忆。
三、教学重点和难点
重点
基本概念与定义、分类及特点
难点
如何根据工件材料、加工精度、加工阶段、切削效率、综合成本来合理选择刀具与刀具材料。
要理论结合实践不断学习总结才能做到。
四、课后作业
复习思考并练习作业教材（下同）P36：
2-1，2-7
五、授课总结
第二章车刀（成形车刀）
一、简述
课次
第二次课2学时，100分钟
掌握内容
让学生了解车刀--在正交平面参考系度量--刀具五个主要几何角度，并画图标注，几个角度的作用。
车刀的结构、对应加工工艺车刀类型名称、可转位车刀--涂层刀片、刀片标记方法。
成形车刀类型结构、几何角度设计标注、廓形设计--设计成形车刀工作图纸等。
教学目标
学习系统分析与解决问题的综合技能，逐步成为具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程能力的设计者并在设计过程中能够综合考虑经济、环境、法律、安全、健康、伦理等制约因素；培养学生有意识不断坚持学习创新的素质。
能力培养
引导学生了解本专业的前沿发展现状和趋势，树立追求创新的态度和意识，培养其综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力，掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法。
授课方式
课堂多媒体讲授
二、教授内容
2.1车刀的种类和用途
首先要讲授车刀--在正交平面参考系度量--刀具五个主要几何角度，并画图标注，几个角度的作用，四种车刀结构类型（P97表5-1）、特点与用途，对应加工工艺--车刀名称（图5-1），几种类型结车刀结构特点和夹压刀片的形式。
PPT演示各种车刀实物图片和切削加工视频，帮助学生更好学习与理解。
2.2可转位车刀
是指刀片（或涂层）可转位，有其诸多优点：
不重磨、换刀方便迅速、寿命长、生产率高、一刀多用、系列化、标准化。
车刀几何角度形成=刀槽角度+可转位刀片角度综合形成的。
按GB和ISO标准规定，可转位刀片结构形式和标记识别示例，参见教材P103图5-9要求学生看懂，在设计时可参阅刀片厂家产品样本，合理选择。
可转位车刀刀片几种夹压结构及其特点，夹压刀片后车刀的合理角度即以形成。
讲课时PPT演示很清楚，不难理解。
三、教学重点和难点
重点
可转位车刀结构与刀片结构类型
难点
可转位车刀几何角度如何形成
四、课后作业
复习思考并练习作业P108：
5-1，5-7
五、授课总结
第二章车刀（成形车刀）
一、简述
课次
第三次课2学时，100分钟
掌握内容
让学生了解常见的三种成形车刀的类型与用途，成形车刀的几何角度设计与标注、成形车刀的廓形设计原理和方法--作图法设计和计算法设计。
教学目标
学习系统分析与解决问题的综合技能，使其逐步成为具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程能力的设计者并在设计过程中能够综合考虑经济、环境、法律、安全、健康、伦理等制约因素；培养学生有意识不断坚持学习的素质；了解本专业的前沿发展现状和趋势；掌握基本的创新方法，具有追求创新的态度和意识。
能力培养
引导学生了解本专业的前沿发展现状和趋势，树立追求创新的态度和意识，培养其综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力，掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法。
授课方式
课堂多媒体讲授
二、教授内容
2.3成形车刀
1、三种成形车刀的类型与用途：
平体、棱体、圆体成形车刀的结构形式，适应加工范围，有何特点---多刃组合、一次走刀加工形面成形，加工效率高、零件批量大、属于非标专用刀具、设计制造成本高、加工适应性差，刃磨不易，与单刀单刃数控走刀相比有很大不同。
2、成形车刀的几何角度设计与标注、成形车刀的廓形设计原理和方法--作图法设计--设计精度低和计算法设计---精度高但计算繁琐。
手工计算精度不够，要CAD设计数学计算模型。
3、成形车刀刀体设计要结合机床固定与调整一并考虑。
4、要求简介用作图法根据一个较简单的工件廓形设计一把圆体成形车刀的刃口主截面廓形图，可以用计算法来校验廓形的精度是否符合要求。
5、PPT讲解一把圆体成形车刀刀体结构与刃口廓形工作图的有关要求与组成尺寸标注。
三、教学重点和难点
重点
成形车刀的设计与计算
难点
成形车刀的几何角度及廓形设计
四、课后作业
复习思考并练习作业P118-119：
6-2,6-3,6-5，6-9
五、授课总结
第三章孔加工刀具
一、简述
课次
第四次课2学时，100分钟
掌握内容
让学生了解常见孔一类工艺加工所要用到的各种孔加工成形刀具：
其类型、对应专用刀具名称、结构特点、几何角度形成、通用和标准的以及非标专用孔加工刀具，另外刀具-工件-机床-夹具-工具组成加工工艺系统，刀具如何运动使工件孔成形的原理也要同时理解和掌握。
教学目标
学习系统分析与解决问题的综合技能，使其逐步成为具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程能力的设计者；培养学生有意识不断坚持学习的素质；掌握基本的创新方法，具有追求创新的态度和意识。
能力培养
引导学生树立追求创新的态度和意识，培养其综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力，掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法。
授课方式
课堂多媒体讲授
二、教授内容
3.1孔加工刀具的种类和用途
本章主要介绍认识各种孔加工刀具--麻花钻、扩孔钻、锪钻、铰刀、深孔钻、、铣孔刀、镗孔刀以及孔加工复合刀具的分类名称、结构特点、几何角度、应用场合、对应工艺及加工精度等。
3.2麻花钻
标准麻花钻--刀具材料、各种规格、标准钻头、几何角度形成--钻削过程特点、钻削力、钻削参数、钻削用量选择、钻头刃形修磨、先进钻型与结构特点-群钻、深孔麻花钻、可转位浅孔钻、深孔钻--枪孔钻（刚性、强度、排屑三大难题解决）、BAT喷吸钻与深孔钻比较主要结构特点等。
3.3扩孔钻、锪钻、镗刀、铰刀
1、扩孔钻-对工件已有孔继续加工用刀具，与麻花钻相似、齿数较多3-4齿、导向性好、扩孔余量小、无横刃等特点，螺栓孔、螺纹底孔等中小孔径一类孔加工。
2、锪钻：
用于各种埋头螺栓（钉）沉孔、锥孔和凸台面加工，PPT演示图片如P141图8-2所示，这几种加工示意图有何特点，讲授时要现场提问学生回答--互动以加深学生对此工艺布置的理解。
3、镗刀：
有几种-单刃、双刃、微调、浮动等结构形式的镗刀，镗刀本身具有结构简单、制造方便、通用性好等特点，主要是与之配套的镗杆结构--安装调整、镗杆刚性好。
镗孔的孔径都较大，因为镗杆直径较大。
镗孔也属于半精加工和精加工工序，与铰孔工序相比较两者有何异同？
课堂讲授时也要现场提问学生知道的有多少？
启发学生进一步对加工工艺知识的复习与理解。
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